外來植物紫莖澤蘭入侵對土壤生物多樣性和生態系統的影響

易厚燕

貴州甕安經濟開發區管委會

外來植物紫莖澤蘭入侵對土壤生物多樣性和生態系統的影響

易厚燕

貴州甕安經濟開發區管委會

目前現存的絕大部分云南松天然林，為在跡地上更新起來的中幼齡天然次生林，其林下植被不斷受到外來入侵物種紫莖澤蘭的干擾，已嚴重影響到云南松天然林的群落結構和重要生態過程。紫莖澤蘭繁殖能力強、產種量非常大，其入侵干擾后種子在云南松林土壤種子庫中分布情況如何? 是否會對云南松林造成不利的影響?目前尚未有相關的研究。本研究以紫莖澤蘭入侵云南松林土壤種子庫為對象，試圖通過實驗揭示：不同土壤層次主要物種組成及其數量特征；不同土壤層次生活型組成及其數量特征；以及不同土壤層次物種多樣性的變化情況，為紫莖澤蘭入侵生態學研究從土壤種子庫方面提供一些資料。

紫莖澤蘭；入侵；土壤生物多樣性；生態系統；影響

引言

紫莖澤蘭(屬菊科澤蘭屬植物，是一種傳播速度快、侵占能力強且有很強化感作用的惡性有害植物。該物種于20世紀40年代從中緬邊境傳入中國云南省，經過半個多世紀的擴散，現已廣泛分布于云南、貴州、四川、重慶、廣西等各地，并且仍然以每年10～30km的速度向東、北擴散，是我國危害十分嚴重的外來入侵植物，因此研究其入侵機制，并采取相應措施防止其快速蔓延具有十分重要的現實意義。

1 對于外來植物紫莖澤蘭的概述

1.1 外觀

紫莖澤蘭為多年叢生型草本植物，株高 50～120 厘米，最高達 3米，根呈繩索狀，十分發達。喜溫、喜濕、耐干旱、耐瘠薄，且能耐 -5℃低溫，生態適應性很廣，能迅速形成單生優勢，嚴重破壞入侵地的植被生態平衡。莖直立，高 30～90 厘米，分枝對生，莖枝被白色或銹色短柔毛。葉對生，質薄，卵形、三角形或菱形，邊緣有粗大圓鋸齒。葉面綠色，葉背色淺，兩面均被稀疏短柔毛，基出三脈，葉柄長 4～5 厘米。管狀花，淡紫色。瘦果細小，黑褐色，長橢圓形，具 5 棱。冠毛白色，纖細，頂端具冠毛，隨風飄移散落，極易在裸地和稀疏植被的環境中繁殖生長。

1.2 危害

紫莖澤蘭是農、林、牧業生產的大敵，侵入農田、草地后，與農作物或牧草等爭水、肥、陽光和空間，嚴重影響農作物、牧草的生長。一旦傳入，很快就會排擠伴生植物形成大片的單優群落，導致侵入地生態環境惡化，帶來災難性的后果。紫莖澤蘭的花粉能引起人畜過敏性疾病和馬患氣喘病，往往有家畜因誤食引起中毒或死亡的事件發生，植株用來墊廄，會引起牛馬爛蹄。

2 外來植物紫莖澤蘭入侵對土壤生物多樣性和生態系統的影響

2.1 不同比例的紫莖澤蘭葉片干粉末添加對桉樹幼苗株高和地徑的影響

紫莖澤蘭不同比例的粉末添加對桉樹的地徑和株高均產生不同程度的化感作用影響。其中，20g/盆與40g/盆粉末添加對桉樹地徑表現為顯著促進作用，RI值分別為0.291和0.316，80g/盆粉末添加對桉樹地徑產生促進作用但不顯著，其RI值為0.148。三種程度粉末添加均對桉樹株高產生促進作用，且其影響程度隨粉末添加量的增加而逐漸減弱，即20g/盆＞0g/盆＞80g/盆，RI值介于0.023到0.216之間，其中20g/盆粉末添加表現為顯著促進。

2.2 不同比例紫莖澤蘭葉片干粉末添加對桉樹葉片數量和葉面積的影響

紫莖澤蘭不同比例的粉末添加均對桉樹的葉片數量和面積均產生不同程度的化感作用影響。三種不同粉末添加量均對桉樹葉片數量產生促進作用，其中20g/盆與40g/盆粉末添加對桉樹葉片數量表現為顯著促進作用，促進程度為40g/盆＞20g/盆＞80g/盆，RI值介于0.488到0.353。對葉面積的化感作用同樣均表現為促進，其中40g/盆表現為顯著促進，促進程度為40g/盆＞80g/盆＞20g/盆，RI值介于0.318到0.216。

2.3 不同比例紫莖澤蘭葉片干粉末添加對桉樹幼苗葉綠素總量和丙二醛的影響

紫莖澤蘭不同比例的粉末添加均對桉樹葉片的葉綠素總量和丙二醛含量產生不同程度的化感作用影響。不同粉末添加量均對桉樹葉片的葉綠素總量產生抑制作用，且其影響程度隨粉末添加量的增加而逐漸減弱，即20g/盆＞40g/盆＞80g/盆，其中20g/盆和40g/盆表現為顯著抑制，RI值介于-0.156到-0.033。對于桉樹葉片丙二醛含量，20g粉末填充表現為抑制作用，RI值為-0.341，80g/盆顯著促進其丙二醛含量，40g/盆為促進作用但不顯著，RI值介于0.222到0.359之間。

2.4 不同層次物種多樣性

凋落物層的物種數、物種豐富度最小，0～2cm土層的物種數、物種豐富度極顯著增大;隨著土層的加深，物種數、物種豐富度也在增大，物種數無顯著增加，2～5cm、5～10cm土層的物種豐富度與0～2cm的相比有顯著增大。生態優勢度以凋落物層的最大，5～10cm土層的最小;除了2～5cm與5～10cm沒有顯著差異外，其他不同層次之間均有顯著差異。Shannon-Wiener指數、均勻度指數卻以2～5cm土層的最大，5～10cm、0～2cm土層的依次減小，凋落物層的最小。凋落物層與其他層次、0～2cm與2～5cm之間的Shannon-Wiener指數有顯著差異;凋落物層的均勻度指數與2～5cm、5～10cm之間有顯著差異。

3 討論

種子密度隨著土層加深而減少，而凋落物層的種子密度僅次于0～2cm土層。這是因為云南松林下的凋落物較厚(約2cm)，剛落下的種子先儲存于該層中，而且其中一部分種子被截留在該層.根據研究，凋落物對土壤種子庫的截留率與其厚度成正相關，并且與種子大小等形態特征有關，大的種子截留率高，而小的種子截留率低，本研究中凋落物層種子儲量占總儲量的23.17%，說明截留率較低.這主要是由于紫莖澤蘭種子很小、儲量很大造成的.因為經過一段時間后，原來儲存于凋落物層中的紫莖澤蘭等比較小的種子，在重力作用及下滲水流的帶動下，這些種子容易通過松針縫隙下移進入土壤表層。另外，地表徑流、動物活動、風等因素也會移走和破壞表層中的一些種子，這些都將使種子庫的垂直分布格局發生變化。就進入土壤表層的種子而言，其移動受到土壤孔隙大小、動物活動等影響.隨著土層變深，土壤變得越來越緊密，種子在向下移動的過程中遇到的阻力增大。因此，種子儲量隨著土層變深而減少，盡管土層更厚了。

對一處中齡林分的研究表明，在0～20cm土壤中，物種豐富度與深度沒有顯著相關。本研究表明凋落物層的物種數、物種豐富度最小，0～10cm土層的物種數、物種豐富度顯著增大，隨著土層的加深，物種數、物種豐富度增大。這是由于下層種子所處的水熱環境相對穩定，種子存活時間一般長于表層種子，有利于保存更多種類的種子。有研究表明：5～10cm層次的種子比其他層次的種子更容易發芽。但是土層大于10cm只有少量種子能進入，如東北紅豆杉林10～15cm種子儲量僅占4.45%，15cm以下極少有種子出現，這可使進入10cm以下的種子種類減少。故0～10cm土層中，物種豐富度隨著土層深度增大而增大，而在0～20cm土壤中，物種豐富度卻與深度沒有顯著相關。但生態優勢度大小變化趨勢正好相反，以凋落物層的最大，5～10cm的最小，隨著土層的加深生態優勢度明顯下降。原因是生態優勢度是多樣性的反面即集中性的度量，如前所述，紫莖澤蘭為各層的優勢種，但其所占比例由凋落物層到5～10cm土層逐漸變小。Shannon-Wiener指數、均勻度指數以2～5cm土層的最大，5～10cm、0～2cm土層的依次減小，凋落物層的最小。均勻度指數變化與種子在土壤中的可進入性、環境條件是否有利于種子保存等有關。Shannon-Wiener指數包含著2個成分：種數與各種間個體分配的均勻性。盡管5～10cm土層的種數最大，但其均勻度指數卻比2～5cm土層小，因此，Shannon-Wiener指數以2～5cm土層的最大。

結束語

綜上，紫莖澤蘭種子儲量十分豐富，即使將林下草本層中的紫莖澤蘭清除，紫莖澤蘭也可通過這些后備力量萌發生長重新建立種群，對當地天然更新產生持續的影響，是當地天然更新潛在障礙之一。

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